Генератор мощности Советский патент 1985 года по МПК F04B17/00 

Изобретение относится к насосостроению,,,в частности к насосам, агрегатированным с приводным двигат лем, для преобразования энергии топ ва приводного двигателя в энергию рабочей жидкости, перекачиваемой насосом. Известен генератор мощности, сод жащий связанные между собой приводной двигатель и насос, размещенные в корпусе с центральным отверстием для прохода вала, состоящим из трех разделенных неподвижными перегородками отсеков, при этом в центральном отсеке размещен блок цилиндров приводного двигателя с .поршнями, со диненными при помощи штоков с качающимся относительно вала диском, расположенным в смежном отсеке, при чем штоки связаны с диском при помош и шаровых шарниров 1 . При работе известного генератора его диск, связанный штоками с поршн ми блока цилиндров приводного двига теля, совершает качательное движени при этом из-за особенностей кинематической связи поршень нагружается боковой силой, что снижает механический КПД приводного двигателя и способствует преждевременному износу поршней. Отсек приводного двигателя в известнбм устройстве сообщается с отсеком, где расположен качающийся диск, в результате газы из цилиндров приводного двига теля внутреннего сгорания прорываются в отсек с качаюшрмся диском, что приводит к ускорению окислительных процессов в масле систем смазки, при этом масло быстрее теря ет свои эксплуатационные качества, и долговечность узлов трения, подлежащих смазке, существенно уменьшается. Цель изобретения - уменьшение боковой нагрузки на поршень и обес печение герметизации отсеков один от другого. Эта цель достигается тем, что в генераторе мощности, содержащем связанные между собой приводной двигатель и насос, размещенные в к пусе с центральным отверстием для прохода вала, состоящим из трех ра деленных неподвижными перегородками отсеков, при этом центральный отсе содержит блок цилиндров приводного двигателя с поршнями, соединенными при помощи штоков с качающимся относительно вала диском, расположенном в смежном отсеке, причем штоки связаны с диском при помощи шаровых шарниров, каждьм шаровой шарнир, соединяющий шток поршня с качающимся диском, выполнен с двумя контактными сферическими поверхностями, а сферическая поверхность, находя,щаяся в контакте с качающимся диском, имеет радиус кривизны больший, чем радиус сферической поверхности, находящейся в контакте со штоком, а последний в зоне пересечения с неподвижной перегородкой снабжен уплотнением, охватывающим шток и установленным с возможностью контакта со стенками неподвижной перегородки, имеющей отверстие для установки указанного уплотнения. При этом уплотнение выполнено в виде сфер 1ческого шарнира, включающего диск с кольцевой наружной канавкой и внутренним сферическим осевым отверстием, сопряженным со сферическим телом, имеющим осевое отверстие для прохода штока,причем уплотнение шарнирно установлено в сквозном отверстии перегородки с гарантированным радиальным зазором относительно перегородки, и торцевые стенки кольцевой, канавки охватывают участки стенки перегородки, примыкающие к отверстию. Кроме того, уплотнение может быть выполнено в виде упругого шарнира, включающего диск из упругого материала с кольцевой наружной канавкой и внутренней осевой цилиндрической поверхностью, сопряженной с наружной поверхностью износостойкой втулки с осевым отверстием для прохода штока. На фиг. 1 изображена схема подключения генератора к внешней нагрузке; на фиг. 2 - вариант схемы подключения генератора к внешней нагрузке; на фиг. 3 - вариант исполнения поршня насоса, показанного на фиг. 1; на фиг. 4 - вариант исполнения генератора с двумя насосными блокамиj на фиг. 5 - ваоиант исполнения генератора с одним насосным блоком; на фиг. 6 - вариант исполнения уплотнения штока в виде сферического шарнираj на фиг. 7 - вариант исполнения уплотнения штока в виде упругого шарнира; на фиг. 8 - вариант исполнения генератора с компрессорным блоком; на фиг. 9 - модифицированный вариант исполнения генератора с компрессорным блоком, пока занного на фиг. 8, на фиг. 10 - сечение А-А на фиг. 9. Генератор мощности представляет собой приводной двигатель, содержащий (фиг. 1) цилиндр 1 с поршнем 2, при помощи штока 3 связанный с проходным поршнем 4 насоса высокого давления, включающего цилиндр 5 с впускнЫм отверстием 6 и выпускным отве стием 7 с нагнетательным каналом 8 . Вы ход насоса при помощи нагнетательно гидролинии 9 и распределительного устройства 10 подключен к внешней нагрузке, например гидромотору 11 с вращательным движением выходного звена. Выход гидромотора через распределительное устройство 10 сообщек с гидробаком 12. Рабочая жидкос из гидробака 12 подается во впускно отверстие 6 цилиндра насоса при помощи подпиточного насоса 13, в нагн тательную гидролинию которого включен регулировочный клапан 14 с возвратной линией 15. В гидролинии 9 установлен гидроклапан 16, позволяющий отключить гидромотор 11, не останавливая насоса, при этом нагне таемая насосом рабочая жидкость по гидролинии 17 возвращается в гид бак 12. Таким образом, на фиг. 1 показана схема использования генератора мощности в схеме с разомкнутым контуром циркуляции. Однако генератор мощности может быть использован в схеме с замкнутым конту ром циркуляции, как это показано на фиг. 2. Отличие этой схемы состо ит в том, что между распределительным устройством 10 и впускным отверстием 6 насоса включена гидролиния 18 низкого давления, образующая совместно с гидролиниями подвод и отвода гидромотора и нагнетательной линией 9 замкнутый контур цирку ляции. Замкнутьй контур циркуляции снаб жен необходимой гидроаппаратурой, позволяющей осуществлять регулирова ние выходных параметров привода. К нагнетательной гидролинии 9 подключен гидроаккумулятор 19 с изм няемой характеристикой, а к гидроли НИИ 18 низкого давления - гидроаккуму лятор 20 и подпорньй клапан 21. Межд нагнетательной гидролинией 9 и гидролинией 18 низкого давления включен предохранительный клапан 22. Проходной поршень 4 насоса высокого давления имеет на торце 23 проходное отверстие 24 и снабжен упором 25 с пазами 26 для прохода жидкости. Между торцем 23 и упором 25 размещен с возможностью ограниченного перемещения хвостовик 27 штока 3, связанного с поршнем 2 приводного двигателя. При ходе штока 3 влево хвостовик 27 взаимодействует с упором 25, и поршень 4 перемеща- ется совместно со штоком 3, при этом рабочий цилиндр 5 через впускное отверстие 6, пазы 26 и проходное отверстие 24 заполняется рабочей жидкостью. При ходе штока 3 вправо хвостовик 27 взаимодействует с торцем 23 поршня и последний перемещается совместно со штоком 3, вытесняя рабочую жидкость через выпускное отверстие 7 и нагнетательный клапан 8 в нагнетательную гидролинию 9. Конструктивно генератор мощности может быть реализован следующим образом. Генератор мощности содержит корпус 28 с отверстием для прохода вала 29, состоящий из трех разделенных неподвижными перегородками 30 и 31 отсеков 32-34, при этом центральный отсек 32 включает блок цилиндров 35 приводного двигателя с поршнями 36 при помощи штоков 37 с качающимся относительно вала 29 диском 38, расположенным в смежных отсеках 33 и 34, причем штоки 37 связаны с соответствующим диском 38 при помощи.шаровых шарниров 39 (фиг. 4). К каждому крайнему отсеку 33 или 34 прикреплен насос высокого давления, включающий связанные с качаюш 1мся диском 38 плунжера 40, установленные с возможностью возвратнопостзшательного движения в рабочих цилиндра х 41. Каждый цилиндр 41 имеет головку 42 со всасывающим 43 и нагнетательным 44 клапанами, причем рабочая жидкость ко всасывающим клапанам 43 подается при помощи насоса 13 подпитки. Каждый шаровой шарнир, соединяющий шток 37 поршня 36 с качающимся диском 38, выполнен двойным с двумя контактными сферическими поверхностями 45 и 46, причем сферическая поверхность 46, находящаяся в контакте с качанмцимся диском 38, имеет радиус кривизны больший, чем радиус сферической поверхности 45, находящейся в контакте со штоком 37. Каждый шток 37 в зоне пересечения с соответствующей перегородкой 30 или 31 снабжен уплотнением, охва тывающим шток 37 и установленным с возможностью контакта со стенками неподвижной перегородки 30 или 31, имеющей отверстие 47 для установки этого уплотнения. Уплотнение может быть вьшолнено в виде сферического шарнира, включающего диск 48 с коль цевой наружной канавкой 49 и внутренним сферическим осевым отверстие 50, сопряженным со сферическим телом 51, имеющим осевое отверстие для прохода штока 37, причем уплотнение шарнирно установлено в сквозном отверстии 47 перегородки 30 с гарантированным радиальным зазоро относительно перегородки и торцевые стенки кольцевой канавки 49 охватывают участки стенки перегородки 30, примыкающей к отверстию 47 (фиг. 6) Изобретение предусматривает другой вариант исполнения уплотнения в виде упругого шарнира, включающег диск 52 из упругого материала с кол цевой наружной канавкой и внутренней осевой цилиндрической поверхностью, сопряженной с наружной пове ностью износостойкой втулки 53 с осевым отверстием для прохода штока 37 (фиг. 7). Представленный на фиг. 5 генератор мощности отличается от генератхэр мощности, изображенного на фиг. 4, тем, что в нем предусмотрен один насосный блок, который приводится качающимся, диском 38, расположенным в отсеке 33 и связанным , валом 29 с вторым качающимся диском 38, расположенным в отсеке 34, что позволяет реализовать в энергию потока насоса всю мощность, развиваемую приводным двигателем. В указанном варианте исполнения: отсеки герметизируются при помощи уплотнения, представленного на фиг. 6. На фиг. 8 и .9 представлен вариант исполнения генератора мощности, в котором вместо насоса высокого давления установлен компрессор, причем компрессор размещен в одном отсеке с приводным двигателем. В этом варианте исполнения генератор мощности имеет один рабочий цилиндр 54 с двумя поршнями 36, связанными с качающимися дисками 38 так же, как в-генераторе, показанном на фиг. 5, а компрессор, эквивалентный по мощности насосу высокого давления, включает пва оппозитуо установленных в цилиндре 35 поршни 56 и 57, связанные штоками 58 с соответствующими качающимися дисками 38. В варианте исполнения, показанном на фиг. 8, всасывающие клапаны 59 расположены в поршнях 56 и 57, а нагнетательные клапаны 60 прикреплены к цилиндру 55, а в варианте исполнения, показанном на фиг. 9, и.всасывающий 59 и нагнетательный 60 клапаны прикреплены к цилиндру 55 (фиг.10).. Таким образом, при реализации изобретения введением двойных шаровых шарниров между штоком поршня приводного двигателя и качающимся диском достигается уменьшение бокового усилия, действующего на поршень, что обеспечивает повышение КПД генератора мощности. Важным результатом от реализации изобретения в части герметизации отсеков является также возможность предусмотреть независимую и эффективную систему смазки как для приводного двигателя, расположенного в центральном отсеке так и для механизмов, расположенных в смежных отсеках, что позволяет существенно повысить долговечность генератора мощности.

А.

it W 5 w I i /X

Фиъ.

Z J

J TU

a-CbO

if 5 за

- s

fc.

Л

P(fs.Z

ir

Ni

t

Ж5/7

Л

Ж1)

Фиг.6

1. ГЕНЕРАТОР МОЩНОСТИ, содержащий связанные между собой приводной двигатель и насос, расположенные в корпусе с центральным отверстием для прохода вала, состоящим из трех разделенных неподвижными перегородками отсеков, при этом в центральном отсеке размещен блок цилиндров приводного двигателя с поршнями, соединенными при помощи штоков с качающимся относительно вала диском, расположенным в смежном отсеке, причем штоки связаны с диском при помощи шаровых шарниров, отличающийся тем, что, с целью уменьшения боковой нагрузки на поршень и обеспечения герметизации отсеков один от другого, каждый шаровой шарнир, соединяющий шток поршня с качающимся диском, вьшолнен с двумя контактными сферическими поверхностями, причем сферическая поверхность, находящаяся ««4.,:; «( % ч . .; в контакте с качающимся диском, имеет радиус кривизны больший, чем радиус сферической поверхности, находящейся в контакте со штоком, а последний в зоне пере&ечения с неподвижной перегородкой снабжен уплотнением, охватывающим шток и уст новленным с возможностью контак- та со стенками неподвижной перегородки, имеющей отверстие для установки указанного уплотнения. 2.Генератор по п. 1, отличающийся тем, что уплотненение выполнено в вроде сферического шарнира, имеющего диск с кольцевой наружной канавкой и внутренним сферическим осевым отверстием, сопря(Л женным со сферическим телом, имеющим осевое отверстие для прохода штока, причем уплотнение шарнирно установлено в сквозном отверстии перегородки с гарантированным радиальным зазором относительно перегородки, и торцевые стенки кольцевой канавки охватывают участки стенки перегородки, примыкающие к отверстию. 3.Генератор по п. 1, о т л и- . чающийся тем, что уплотнение выполнено в виде упругого шарнира, имеющего диск из упругого материала с кольцевой наружной канавкой и внутренней осевой цилиндрической поверхностью, сопряженной с наружной поверхностью износостойкой втулки с осевым отверстием для прохода штока.

ФигЛ

35 ). /«

w

да